專利名稱：配有電弧短路裝置的氣體絕緣式高壓電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓多極電器，具有封裝在一密封金屬殼中的各導(dǎo)電件，該殼中充滿高介電強(qiáng)度的絕緣氣體，特別是六氟化硫，所述電器配備一電弧短路裝置，在氣體絕緣失效而隨之發(fā)生內(nèi)部飛弧的情況下發(fā)揮作用，此裝置包括一儲能機(jī)構(gòu)，它聯(lián)接于一活動組件，此組件支承著旨在與固定于各導(dǎo)電部件的第二觸接裝置協(xié)同工作的第一觸接裝置；一脫扣裝置，它配有一鎖桿，該鎖桿可在以下兩個位置之間活動一對應(yīng)于所述第一和第二觸接裝置分開的載壓位置，以及一釋放該儲能機(jī)構(gòu)而閉合所述各觸接裝置的脫扣位置；一壓力檢測器，可感受箱內(nèi)氣體壓力的變動而當(dāng)隨著內(nèi)部電弧的形成而超出一預(yù)定閾值時使鎖桿從載壓位置移向脫扣位置；儲能機(jī)構(gòu)、脫扣裝置和壓力檢測器的所有組成部件全部容放在前述封閉的殼里面。
這樣一種電弧短路裝置的工作原理在于消除內(nèi)部電弧的辦法是，經(jīng)由一在電氣設(shè)備的各相導(dǎo)線之間一短路構(gòu)成的低電抗固態(tài)導(dǎo)電路徑對其分流。
專利FR-A-2687022述及一種金屬包皮電器，它裝有一種使用裝在一公共轉(zhuǎn)軸上的三件刀形導(dǎo)電件的自動接地開關(guān)。脫扣機(jī)構(gòu)包括一帶有活塞的壓力檢測器?；顒咏M件的重量無法忽略，從而可能會延遲接地觸頭的關(guān)閉時間?；顒佑|頭的刀形由于電動斥力的作用而迫使機(jī)構(gòu)的尺寸過大或裝有補(bǔ)償觸頭。
本發(fā)明的第一目的在于，減輕活動組件以縮短電弧短路裝置的關(guān)閉時間。
本發(fā)明的第二目的在于，降低儲能機(jī)構(gòu)的動力，同時確保經(jīng)受住短路電流。
本發(fā)明的第三目的在于，提高與短路裝置的閂鎖相關(guān)聯(lián)的壓力檢測器的可靠性。
本發(fā)明電器的特征在于，第二觸接裝置是由三個明顯為圓柱形橫截面的固定短柱構(gòu)成，其相互之間由兩個橋接間隙彼此隔開，而第一觸接裝置包括一對活動觸接橋，旨在在鎖桿處于脫扣位置時嵌入相應(yīng)的間隙中，以靠合各固定短柱的外周母線，從而在各相導(dǎo)電部件間形成短路。使用兩個活動觸頭形成短路可減輕活動組件，并使各觸頭高速閉合。
每一觸接橋做成楔形，它有以一面對相應(yīng)橋接間隙的銳角設(shè)置的兩個斜面，從而在發(fā)生短路時經(jīng)得住電動斥力。楔形結(jié)構(gòu)可承受電動斥力，從而無需使用補(bǔ)償觸頭或強(qiáng)勁的儲能機(jī)構(gòu)。
按照本發(fā)明的一個特征，鎖桿包括一鉤頭，它在載壓位置上與一固定于活動組件的滑座上的保持滾柱相配合，滾柱的鎖合區(qū)域位于兩個觸接橋的中央對稱平面中。儲能機(jī)構(gòu)配有兩只彈簧，在鎖桿移向脫扣位置時向第二觸接裝置方向推壓滑座。
壓力檢測器包括一由可變形材料制成的膜片，它緊密地裝在一輔助腔室的孔口上，此腔室經(jīng)由一校準(zhǔn)過的減壓小孔與殼的其余容積連通，所述腔室的基準(zhǔn)容積小于殼的容積。使用膜式檢測器可消除泄漏，而且防止發(fā)生可能阻礙檢測器的脫扣動作的滯塞。
從下述結(jié)合附圖對本發(fā)明一例示性、而非限制性的實(shí)施例的說明中可更清楚看出其它優(yōu)點(diǎn)和特征，附圖中

圖1是一種三相開關(guān)柜的電氣接線圖，輸入箱室中裝有一電弧短路裝置；圖2是該短路裝置沿著圖3中2-2線剖取的剖面圖，該短路裝置處于開啟位置；圖3是處于開啟位置的該短路裝置的側(cè)視圖；圖4同圖3，但該短路裝置處于閉合位置；圖5同圖2，但該短路裝置處于閉合位置。
在圖1中，一中壓或高壓三相電氣開關(guān)柜10包括兩個輸入功能組件或箱室12、14，由一公共母線18電氣互連到一第三個保護(hù)性輸出功能組件或箱室16。開關(guān)柜10的一般結(jié)構(gòu)作為一實(shí)例在本申請人提出的法國專利2,507,835之中作了闡述。
每一輸入箱室12、14包括一連接在母線18與連接于電力系統(tǒng)的輸入電纜24、26之間的三位三相開關(guān)或斷路器20、22以及一電弧短路裝置28、30，該電弧短路裝置將在后文詳述。
輸出箱室16包括一三位三相開關(guān)32，由保險絲熔斷裝置34連接于輸出電纜36以供電于一接收器，特別是一變壓器(未示出)。顯然，由開關(guān)32和保險絲熔斷裝置34組成的組件可用一斷路器代替。
每一開關(guān)20、22、32的每相都配備一活動觸頭，其與一機(jī)構(gòu)協(xié)作而處于閉合位置、開啟位置或接地位置。
此設(shè)備的所有導(dǎo)電件都封裝在一封閉的金屬殼里面，殼中充滿高介電強(qiáng)度的絕緣氣體，特別是六氟化硫SF6。
參見圖2至5，輸入箱室12的電弧短路裝置28與另一輸入箱室14的該種裝置30相同，并完全封裝在密封殼38里面。固定支架40牢固地連接于殼38的內(nèi)壁，并用作短路裝置28的支架，短路裝置28包括活動組件42，此組件具有一對觸接橋44、46，它們與三個靜止觸頭48、50、52協(xié)同工作，該三個觸頭設(shè)置在各套管54的內(nèi)部部件上，各套管則連接于相應(yīng)各相的輸入電纜24。
靜止觸頭48、50、52呈圓柱形橫截面，并在殼38里面由兩個具有相同寬度的橋接間隙56、58(圖3)彼此隔開。
活動組件42的每一觸接橋44、46分別配有兩個側(cè)向斜面44a、44b和46a、46b，兩斜面之間形成一銳角，從而形成一楔形，在閉合位置(圖4)時嵌入相應(yīng)的間隙56、58之中。該楔形的兩側(cè)面靠接著圓柱形靜止觸頭48、50、52的兩條平行的外周母線。
活動組件42聯(lián)接于儲能機(jī)構(gòu)60，此機(jī)構(gòu)包括一支承著兩只壓縮彈簧64、66的伸縮式導(dǎo)引器62，以及一裝在樞軸70上面、在載壓位置(圖2)與斷開位置(圖5)之間做有限樞轉(zhuǎn)的鎖桿68。該兩只彈簧64、66壓靠在支架40上并向著靜止觸頭48、50、52的方向驅(qū)動伸縮式導(dǎo)引器62的活動滑座72，觸接橋44、46則設(shè)置在滑座72上與彈簧64、66相反的一邊。
鎖桿68包括一帶有圓形內(nèi)沿的鉤頭74，在載壓位置上時其與一牢固地連接于滑座72的保持滾柱75相配合。與鉤頭74相對一邊，設(shè)有一由壓力-檢測脫扣裝置78操縱的操作舌柄76，在殼38里面的SF6氣體壓力迅速增大的情況下，此裝置可釋放鎖桿68而把鉤頭74推向脫扣位置。
壓力檢測器78封裝在殼38里面并配有一由可變形的不透氣材料制成的膜片80，旨在把壓力變動轉(zhuǎn)變?yōu)樽饔迷阪i桿68的操作舌柄76上面的機(jī)械力F1。膜片80緊密地安裝在輔助腔室82的孔口上，此腔室經(jīng)由一校準(zhǔn)過的減壓小孔84與殼38的內(nèi)部容積連通，腔室82的基準(zhǔn)容積小于殼38的其余容積。經(jīng)由校準(zhǔn)過的小孔84的泄漏流率可使兩個容積之間譬如隨著溫度變動而發(fā)生的緩慢壓力變動得以均平，并可防止膜片80在殼38內(nèi)形成真空和由SF6絕緣氣體充灌作業(yè)時發(fā)生破裂。
膜片80和鎖桿68的舌柄76用一由導(dǎo)電材料制成的處于接地電位的蓋罩86與帶電部件隔開。設(shè)置該蓋罩86可提高開關(guān)柜10的介質(zhì)耐度并把壓力檢測器78置于幾乎為零電場的區(qū)域之內(nèi)，其防止在帶電部件與短路裝置28的一敏感元件之間產(chǎn)生內(nèi)部飛弧。
鎖桿68的保持滾柱75的鎖定區(qū)域設(shè)置于中間位置，特別是在觸接橋44、46以及彈簧64、66的中央對稱平面之內(nèi)，以便當(dāng)機(jī)構(gòu)60處于載壓位置時，滑座72用來壓縮彈簧64、66的保持力達(dá)到均勻分布。
觸接橋44、46和靜止觸頭48、50、52都由銅制成，不需任何特別涂層。
本發(fā)明短路裝置28的操作如下電氣開關(guān)柜10正常工作時，殼38里面的SF6氣體壓力是恒定的并達(dá)大約1至2巴的數(shù)值。觸接橋44、46是開啟的(圖2和3)并在儲能機(jī)構(gòu)60的載壓狀態(tài)中由于滑座72的鎖定作用而保持在這一位置上。
殼38里面的氣體絕緣一旦失效，就會譬如在母線18的導(dǎo)體之間產(chǎn)生飛弧，從而導(dǎo)致在殼38中形成內(nèi)部電弧并且SF6氣體壓力迅速增大。這造成與輔助腔室82間的壓差，使得膜片80沿著箭頭F1的方向(圖5)受壓。膜片80的下壓動作導(dǎo)致鎖桿68圍繞樞軸70沿著箭頭F2的方向轉(zhuǎn)動，從而釋放滾柱75，使機(jī)構(gòu)60切換至脫扣狀態(tài)。
彈簧64、66的伸展沿箭頭F3(圖5)的方向推動活動組件42的滑座72，從而使兩個觸接橋44、46快速嵌入三個靜止觸頭48、50、52之間的間隙56、58中。各觸頭的閉合造成三相短路并熄滅由電力系統(tǒng)24供電的內(nèi)部電弧。此電弧是經(jīng)一在電氣設(shè)備各相導(dǎo)線之間短路構(gòu)成的低電抗固體導(dǎo)電路徑而予以分流的。
各觸接橋44、46的楔頭形狀使得接觸壓力可達(dá)到大于彈簧64、66的推力，無需依靠大尺寸彈簧就可抵擋電動斥力。短路裝置28閉合后，靜止觸頭48、50、52和觸接橋44、46的特定形狀使得它們在啟動電力系統(tǒng)上游保護(hù)裝置所需的相應(yīng)時間內(nèi)能承受住短路電流。
接地導(dǎo)電蓋罩86界定一零電場區(qū)域，壓力檢測器78的敏感元件設(shè)置其中。內(nèi)部電弧無法進(jìn)入此區(qū)域，從而無論電弧發(fā)生在殼38內(nèi)的什么地方，都確保短路裝置28完全安全地工作。
短路裝置28的結(jié)構(gòu)考慮到以下各項(xiàng)要求不會由于易于影響電氣設(shè)備的各種不同因素的作用而發(fā)生誤操作；只要內(nèi)部電弧的強(qiáng)度和持續(xù)時間在廠商所規(guī)定的預(yù)定數(shù)值范圍之內(nèi)，確保能有效工作。
為了在現(xiàn)場安裝開關(guān)柜，可以把短路裝置28、30用掛鎖鎖在開啟位置上，把鎖合裝置聯(lián)在鎖桿68上，以便其受到裝卸或運(yùn)送開關(guān)柜時可發(fā)生的機(jī)械震動而防止儲能機(jī)構(gòu)60發(fā)生誤脫扣現(xiàn)象。
顯然，機(jī)構(gòu)60的滑座可以用一種樞轉(zhuǎn)式活動組件來代替。
權(quán)利要求
1.一種高壓多極電器，具有封裝在一密封金屬殼(38)之中的導(dǎo)電件，其中充滿高介電強(qiáng)度的絕緣氣體，特別是六氟化硫，所述電器配備一短路裝置(28、30)，它在氣體絕緣失效而隨之發(fā)生內(nèi)部飛弧的情況下發(fā)揮作用，此裝置包括一儲能機(jī)構(gòu)(60)，它聯(lián)接于一活動組件(42)，此組件支承著旨在與固定于導(dǎo)電部件上的第二觸接裝置(48、50、52)協(xié)同工作的第一觸接裝置(44、46)；一脫扣裝置，它裝有一鎖桿(68)，該鎖桿可在以下兩個位置之間活動一對應(yīng)于所述第一和第二觸接裝置分開的載壓位置和一釋放該機(jī)構(gòu)(60)而閉合所述各觸接裝置的脫扣位置；一壓力檢測器(78)，它可感受殼(38)里面氣體壓力的變動而使鎖桿(68)隨著內(nèi)部電弧的形成而超出一預(yù)定閾值時從載壓位置移向脫扣位置；機(jī)構(gòu)(60)、脫扣裝置和壓力檢測器(78)的所有組成部件全部容放在封閉的殼(38)里面；其特征在于第二觸接裝置(48、50、52)是由三個明顯為圓柱形橫截面的固定短柱構(gòu)成的，它們由兩個橋接間隙(56、58)彼此隔開，而第一觸接裝置(44、46)包括一對活動觸接橋，其要在鎖桿(68)的脫扣位置上嵌入相應(yīng)各間隙(56、58)，以靠合各固定短柱的母線，而在各相導(dǎo)電部件之間形成短路。
2.按權(quán)利要求1所述的電器，其特征在于每一觸接橋(44、46)做成楔形，它有以一面對相應(yīng)的橋接間隙(56、58)的銳角設(shè)置的兩個斜面(44a、44b；46a、46b)，從而在發(fā)生短路時抗得住電動斥力。
3.按權(quán)利要求1或2所述的電器，其特征在于鎖桿(68)包括一鉤頭(74)，它在載壓位置上時與一固定于活動組件(42)的滑座(72)的保持滾柱(75)相配合，滾柱(75)的鎖合區(qū)域位于兩個觸接橋(44、46)的中央對稱平面之內(nèi)，以及機(jī)構(gòu)(60)配有兩只彈簧(64、66)，在鎖桿(68)移向脫扣位置時向第二觸接裝置(48、50、52)方向推動滑座(72)。
4.按權(quán)利要求1至3中之任一項(xiàng)所述的電器，其特征在于壓力檢測器(78)包括一由可變形材料制成的膜片(80)，它緊密地裝在一輔助腔室(82)的孔口上，此腔室經(jīng)由一經(jīng)校準(zhǔn)的減壓小孔(84)與殼(38)的其余容積連通，所述腔室(82)的基準(zhǔn)容積小于殼(38)的容積。
5.按權(quán)利要求4所述的電器，其特征在于壓力檢測器(78)的膜片(80)聯(lián)接于樞轉(zhuǎn)式鎖桿(68)的一操作舌柄(76)。
6.按權(quán)利要求1至4中之任一項(xiàng)所述的電器，其特征在于一由導(dǎo)電材料制成的蓋罩(86)蓋住壓力檢測器(78)而制成一幾乎為零電場的區(qū)域，所述蓋罩(86)電接地。
7.按權(quán)利要求1至6中之任一項(xiàng)所述的電器，其特征在于短路裝置(28、30)由一牢固地連接于金屬殼(38)內(nèi)壁的支架(40)支承。
全文摘要
一種配有電弧短路裝置的氣體絕緣式高壓電器，其中，短路裝置(28)包括一儲能機(jī)構(gòu)(60)，它與帶有一鎖桿(68)的脫扣裝置協(xié)同工作，此桿由一可感受殼(38)內(nèi)氣體壓力變動的模式壓力檢測器(78)操縱。機(jī)構(gòu)(60)的活動組件(42)的一滑座支承兩個楔形的觸接橋(44、46)，它們可嵌入牢固地連接于各相導(dǎo)體上的靜止觸頭(48、50、52)間的橋接間隙(56、58)中。
文檔編號H02B13/075GK1129846SQ9511615
公開日1996年8月28日 申請日期1995年10月12日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月12日
發(fā)明者克勞德·杰伊, 伯納德·凱奧克斯, 皮爾·喬道爾德, 瓊-克勞德·奧爾班, 菲利浦·皮克特 申請人:施耐德電器公司